CN212588533U - 一种石墨烯柔性电加热带 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于工业电伴热技术领域，具体涉及一种石墨烯柔性电加热带，包括纺织纤维绝缘带，所述纺织纤维绝缘带的径向平行设置有若干个石墨烯纤维导电带，所述纺织纤维绝缘带的轴向平行设置有两组金属载流带，两组金属载流带分别位于纺织纤维绝缘带轴向的两边，每个石墨烯纤维导电带的两边分别与两组金属载流带相交，形成若干电流回路；还包括硅胶绝缘保护层，所述硅胶绝缘保护层设置在纺织纤维绝缘带、石墨烯纤维导电带和金属载流带的外层。本实用新型从其结构上组成多个并联加热回路，即使一个或几个回路损坏或出现故障，只是这个局部发热受到影响，整个发热面的其他部分会会正常输出和产生伴热系统所需热量，可以确保伴热系统正常运行。
Description
技术领域
本实用新型属于工业电伴热技术领域，具体涉及一种石墨烯柔性电加热带。
背景技术
在工业生产过程中为了保证生产的正常运行和节约能源，大多数的设备和管道都要采取隔热(保温)措施。但是，在工艺介质的存储和传输过程中散热损失还是不可避免的。散热就意味着设备和管道中介质温度的降低。介质温度的降低将会带来好多的问题。例如，设备和管道中水的温度的降低会造成冻结，冬季建筑物的消防管道就存在这样的问题和隐患；原油或者食用油输送管道中原油及食用油温度的降低会造成黏度增加，阻力增大，流动困难。三聚氰氨如果温度降低将会析出结晶造成设备和管道的报废。沥青如果温度降低将会凝固造成灌肠。这些问题的产生都将使得生产无法正常运行。为了保证生产的正常运行和节约能源，在生产、存储和运输的过程中就必须从设备和管道的外部或内部给介质补充热量，这就是伴热的目的。伴热和加热不同，伴热只是补充介质热量的损失，维持一定的温度，避免介质温度的降低带来的问题，一般维持温度都低于操作温度。加热则要求给介质提供大量的热量，使得介质温度高于原来的温度(如管道介质的进口温度)。因此加热会比伴热需要消耗更多的能量。
传统的办法是以蒸汽、热水或导热油为热媒，用内外伴管、夹套管或内外盘管的方式向设备和管道提供所需的热量流体伴热方式。导热油需要建造专门的系统，还要定期更换导热油，费用太高。工厂厂区内，蒸汽来源方便，而且蒸汽潜热大，所以大多数选择蒸汽为热媒。但是，蒸汽的供汽、疏水、凝液回收系统复杂，安装的工程量大。蒸汽的温度很难控制难以满足不同介质对维持温度的不同需要。蒸汽系统的热效率低，能耗比较大，能量利用不合理。蒸汽系统的阀门和疏水器等容易泄漏会造成能量的大量浪费同时还会影响环境。蒸汽系统的设备和管道还容易腐蚀，维修的费用也很高。另外流体伴热系统的运行成本往往也比较高。
正是因为上述的一些原因，五、六十年代，国外着手研究用电能转换热能的新产品，在八十初期，各种电伴热产品逐渐出现并进入工业领域，我国八十年代后期在石油化工企业开始大量引进采用进口的电伴热产品。后来，随着技术引进和消化，以及工业伴热市场的大量需求，国内也成长起来众多生产电伴热产品的企业，电伴热产品的国产化占有率在一步步提高。进入二十一世纪之后，传统的流体伴热的方式已经几乎不再使用，逐渐被电伴热产品所替代，在近二十年发展过程中，电伴热在我国的工业中的应用越来越广泛，市场上，国内外的各种电伴热产品也应运而生。
目前市场上采用的电伴热产品，主要是PTC自限热电伴热带。这种电伴热带可以使电伴热安装的输送流体的管线上每一点随着周围温度的变化而改变发热量。温度升高时，电伴热带可以自动降低发热量。温度降低时，电伴热带可以自动提高发热量。这种自控性可以随时补偿温度的变化，避免电伴热带过热或发热不足。从电伴热的发热原理上看，电伴热为高分子半导体发热，高分子半导体由于其结构特性，其本身电热转换效率就不高，一般在60-70％左右，而随着使用时间，其发热效率还会一定幅度的衰减，这就是为什么电伴热产品往往使用寿命在3年左右，其并非损坏，而是电热转换效率衰减后，无法满足设计参数的需要所致。从被加热介质接触方式上，电伴热为线性接触，对于介质为线发热，接触面很小；电伴热的线发热势必就需要在热接触面上局部高热量或者过热，才可以保证流体介质整个界面上需要的平均热量和温度。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种石墨烯柔性电加热带，解决电伴热带目前存在的发热效率不高，寿命短、受热不均等问题。
本实用新型的实现过程如下：
一种石墨烯柔性电加热带，包括纺织纤维绝缘带，所述纺织纤维绝缘带的径向平行设置有若干个石墨烯纤维导电带，所述纺织纤维绝缘带的轴向平行设置有两组金属载流带，两组金属载流带分别位于纺织纤维绝缘带轴向的两边，每个石墨烯纤维导电带的两边分别与两组金属载流带相交，形成若干电流回路；还包括硅胶绝缘保护层，所述硅胶绝缘保护层设置在纺织纤维绝缘带、石墨烯纤维导电带和金属载流带的外层。
进一步，所述石墨烯纤维导电带贯穿在纺织纤维绝缘带中。
进一步，所述金属载流带贯穿在纺织纤维绝缘带中。
进一步，所述硅胶绝缘保护层包裹在纺织纤维绝缘带、石墨烯纤维导电带和金属载流带组成的结构的外层。
进一步，所述金属载流带为金属导电线。
进一步，所述石墨烯纤维导电带是在纺织纤维上涂覆导电石墨烯浆料所得到的石墨烯导电纤维。
进一步，所述纺织纤维绝缘带是不导电的纺织纤维。
进一步，所述硅胶绝缘保护层是硅胶膜。
进一步，所述金属载流带到纺织纤维绝缘带边缘的距离为0.5～1.5cm。
进一步，相邻两个石墨烯纤维导电带之间的距离为0.5～2cm。
本实用新型的积极效果：
(1)石墨烯柔性电加热带由于其发热机理上的显著特点，其电热转换效率达到99％以上，而PTC电伴热电缆其电热转换效率只有60-70％，节能效率有大幅度增加。
(2)石墨烯柔性电加热带为带状结构，PTC电伴热电缆为线装结构，在电伴热使用场景中，加热体和被加热体接触面积即换热面积，和换热量或称换热功率是正比的，这样在同样温度条件下，换热面积石墨烯柔性电加热带远大于PTC 电伴热电缆。这样，若完成同样换热量，那么，石墨烯柔性电加热带就不比像 PTC电伴热电缆，需要更高的加热工作温度，这就提高了使用的安全性能，也避免因为工作温度过高，而需要更好的保温和保护层，降低这部分成本投入。
(3)石墨烯柔性电加热带从其结构上组成多个并联加热回路，即使一个或几个回路损坏或出现故障，只是这个局部发热受到影响，整个发热面的其他部分会会正常输出和产生伴热系统所需热量，可以确保伴热系统正常运行。而PTC 电伴热电缆不同，其结构所限，若出现局部故障，会造成很长一段甚至整个系统难以正常运行。
附图说明
图1为本实用新型所述石墨烯柔性电加热带的结构示意图；
图2为图1中A-A剖面示意图；
图3为图1中B-B剖面示意图；
图中，1纺织纤维绝缘带，2石墨烯纤维导电带，3金属载流带，4硅胶绝缘保护层。
具体实施方式
下面结合实施例对本实用新型做进一步说明。
本实用新型的目的在于提供一种石墨烯柔性电加热带，解决电伴热带目前存在的发热效率不高，寿命短、受热不均等问题。
实施例1
本实施例所述石墨烯柔性电加热带，见图1-图3，包括纺织纤维绝缘带1，所述纺织纤维绝缘带1的径向平行设置有若干个石墨烯纤维导电带2，且所述石墨烯纤维导电带2贯穿在纺织纤维绝缘带1中，所述纺织纤维绝缘带1的轴向平行设置有两组金属载流带3，且所述金属载流带3贯穿在纺织纤维绝缘带1中，两组金属载流带3分别位于纺织纤维绝缘带1轴向的两边，每个石墨烯纤维导电带2的两边分别与两组金属载流带3相交，形成若干电流回路；还包括硅胶绝缘保护层4，所述硅胶绝缘保护层4设置在纺织纤维绝缘带1、石墨烯纤维导电带 2和金属载流带3的外层。更为具体的是所述硅胶绝缘保护层4包裹在纺织纤维绝缘带1、石墨烯纤维导电带2和金属载流带3组成的结构的外层。所述金属载流带3到纺织纤维绝缘带1边缘的距离为1cm。相邻两个石墨烯纤维导电带2 之间的距离为1cm。
其中，所述金属载流带3为金属导电线。所述石墨烯纤维导电带2是在纺织纤维上涂覆导电石墨烯浆料所得到的石墨烯导电纤维。所述纺织纤维绝缘带1是不导电的纺织纤维。所述硅胶绝缘保护层4是硅胶膜。
实施例2
本实施例所述石墨烯柔性电加热带，包括纺织纤维绝缘带1，所述纺织纤维绝缘带1的径向平行设置有若干个石墨烯纤维导电带2，且所述石墨烯纤维导电带2贯穿在纺织纤维绝缘带1中，所述纺织纤维绝缘带1的轴向平行设置有两组金属载流带3，且所述金属载流带3贯穿在纺织纤维绝缘带1中，两组金属载流带3分别位于纺织纤维绝缘带1轴向的两边，每个石墨烯纤维导电带2的两边分别与两组金属载流带3相交，形成若干电流回路；还包括硅胶绝缘保护层4，所述硅胶绝缘保护层4设置在纺织纤维绝缘带1、石墨烯纤维导电带2和金属载流带3的外层。更为具体的是所述硅胶绝缘保护层4包裹在纺织纤维绝缘带1、石墨烯纤维导电带2和金属载流带3组成的结构的外层。所述金属载流带3到纺织纤维绝缘带1边缘的距离为0.5cm。相邻两个石墨烯纤维导电带2之间的距离为 0.5cm。
其中，所述金属载流带3为金属导电线。所述石墨烯纤维导电带2是在纺织纤维上涂覆导电石墨烯浆料所得到的石墨烯导电纤维。所述纺织纤维绝缘带1是不导电的纺织纤维。所述硅胶绝缘保护层4是硅胶膜。
实施例3
本实施例所述石墨烯柔性电加热带，包括纺织纤维绝缘带1，所述纺织纤维绝缘带1的径向平行设置有若干个石墨烯纤维导电带2，且所述石墨烯纤维导电带2贯穿在纺织纤维绝缘带1中，所述纺织纤维绝缘带1的轴向平行设置有两组金属载流带3，且所述金属载流带3贯穿在纺织纤维绝缘带1中，两组金属载流带3分别位于纺织纤维绝缘带1轴向的两边，每个石墨烯纤维导电带2的两边分别与两组金属载流带3相交，形成若干电流回路；还包括硅胶绝缘保护层4，所述硅胶绝缘保护层4设置在纺织纤维绝缘带1、石墨烯纤维导电带2和金属载流带3的外层。更为具体的是所述硅胶绝缘保护层4包裹在纺织纤维绝缘带1、石墨烯纤维导电带2和金属载流带3组成的结构的外层。所述金属载流带3到纺织纤维绝缘带1边缘的距离为1.5cm。相邻两个石墨烯纤维导电带2之间的距离为 2cm。
其中，所述金属载流带3为金属导电线。所述石墨烯纤维导电带2是在纺织纤维上涂覆导电石墨烯浆料所得到的石墨烯导电纤维。所述纺织纤维绝缘带1是不导电的纺织纤维。所述硅胶绝缘保护层4是硅胶膜。
本实用新型所述石墨烯柔性电加热带的使用方法：
将石墨烯柔性电加热带被贴合安装在需要加热的流体输送管道轴向方向的管道表面，或者缠绕在被加热罐体的外壁面上，然后使用电源导线与石墨烯柔性电加热带轴向端面的金属载流带3相互固定连接，同时对连接部位进行防水和防爆等封装处理，然后将电源导线与供给电源相连接，供给电源上设置开关等用于控制电路通电开关以及电加热带温度的控制情况，这里不再进行详细描述。
本实用新型所述石墨烯柔性电加热带的工作原理：
通过石墨烯柔性电加热带两边的金属载流带3及若干个石墨烯纤维导电带 2，相间形成若干电流回路。所述石墨烯纤维导电带2是在纺织纤维上涂覆导电石墨烯浆料所得到的石墨烯导电纤维，其中涂覆导电石墨烯浆料的纺织纤维依据其浆料配比不同以及相邻石墨烯纤维导电带2的间隔距离的差异，会获得不同电阻大小的石墨烯纤维导电带2，这样就获得不同电功率的石墨烯柔性电加热带，从而实现不同功率不同温度需要的石墨烯柔性电加热带。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作出的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施仅限于这些说明。对于本实用新型所属领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以作出若干简单推演或替换，都应该视为属于本实用新型的保护范围。
Claims (9)
1.一种石墨烯柔性电加热带，其特征在于：包括纺织纤维绝缘带(1)，所述纺织纤维绝缘带(1)的径向平行设置有若干个石墨烯纤维导电带(2)，所述纺织纤维绝缘带(1)的轴向平行设置有两组金属载流带(3)，两组金属载流带(3)分别位于纺织纤维绝缘带(1)轴向的两边，每个石墨烯纤维导电带(2)的两边分别与两组金属载流带(3)相交，形成若干电流回路；还包括硅胶绝缘保护层(4)，所述硅胶绝缘保护层(4)设置在纺织纤维绝缘带(1)、石墨烯纤维导电带(2)和金属载流带(3)的外层。
2.根据权利要求1所述石墨烯柔性电加热带，其特征在于：所述石墨烯纤维导电带(2)贯穿在纺织纤维绝缘带(1)中。
3.根据权利要求1所述石墨烯柔性电加热带，其特征在于：所述金属载流带(3)贯穿在纺织纤维绝缘带(1)中。
4.根据权利要求1所述石墨烯柔性电加热带，其特征在于：所述硅胶绝缘保护层(4)包裹在纺织纤维绝缘带(1)、石墨烯纤维导电带(2)和金属载流带(3)组成的结构的外层。
5.根据权利要求1所述石墨烯柔性电加热带，其特征在于：所述金属载流带(3)为金属导电线。
6.根据权利要求1所述石墨烯柔性电加热带，其特征在于：所述纺织纤维绝缘带(1)是不导电的纺织纤维。
7.根据权利要求1所述石墨烯柔性电加热带，其特征在于：所述硅胶绝缘保护层(4)是硅胶膜。
8.根据权利要求1所述石墨烯柔性电加热带，其特征在于：所述金属载流带(3)到纺织纤维绝缘带(1)边缘的距离为0.5～1.5cm。
9.根据权利要求1所述石墨烯柔性电加热带，其特征在于：相邻两个石墨烯纤维导电带(2)之间的距离为0.5～2cm。
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